Деко́дер сигна́лов цве́тности (канал цветности) — составная часть конструкции цветного телевизора аналоговых стандартов телевидения ( NTSC , PAL , SECAM ), преобразующая закодированную в цветном телевизионном сигнале информацию о цвете в электрические сигналы, необходимые для воспроизведения цветного изображения . Декодер является составной частью любого цветного телевизора и позволяет декодировать одну или несколько разных систем цветного телевидения. В цифровых стандартах телевидения в кодированном виде передается не только цветовая информация, но весь видеосигнал, поэтому цифровые телевизоры снабжаются более сложным декодером цифровой видеоинформации (чаще всего стандарта MPEG2), который в современных системах реализуется программно, хотя в ранних устройствах (например, Panasonic DDD) представлял собой достаточно сложный аппаратный блок.

До появления в СССР бытовых видеомагнитофонов технический термин «декодер» был знаком только специалистам и радиолюбителям. Массовое появление в конце 1980-х годов пиратских видеокопий иностранных фильмов , записанных в системах, не поддерживаемых штатным декодером советских телевизоров, привело к кустарному производству и установке дополнительных декодеров, в основном системы PAL .

Устройство, преобразующее телевизионный сигнал из одной системы цветного вещания в другую, называется транскодером .

Общие принципы передачи информации о цвете и работы декодера сигналов цветности

В цветном телевидении информация о цвете представляется совокупностью трёх монохромных составляющих — основных цветов , получаемых в процессе цветоделения . Для совместимости с чёрно-белыми телевизионными приёмниками вместо непосредственной передачи трёх сигналов основных цветов E ^' _R , E ^' _G , E ^' _B осуществляется передача сигнала яркости E ^' _Y , соответствующего чёрно-белому изображению, и двух цветоразностных сигналов E ^' _R—Y и E ^' _B—Y , получаемых вычитанием сигнала яркости из сигналов красного и синего цветов . Из этих сигналов и сигнала синхронизации развёрток формируется полный цветной телевизионный сигнал ( ПЦТС ) .

В телевизионном приёмнике для получения сигналов трёх основных цветов из ПЦТС и их усиления до уровня, достаточного для подачи на кинескоп или жидкокристаллический дисплей имеется набор устройств, включающий один или несколько каналов цветности (устройств, формирующих цветоразностные сигналы), канал яркости, матрицирующее устройство и выходные видеоусилители . Такой набор устройств может называться блоком, модулем или декодером цветности. Однако общепринято термином декодер обозначать именно устройство, формирующее из ПЦТС цветоразностные сигналы . В этом смысле термины декодер и канал цветности являются синонимами.

Телевизионный сигнал, принимаемый из эфира, либо поступающий с внешнего устройства (например, видеомагнитофона), подаётся в декодер и канал яркости. Поскольку сигнал цветности является помехой для канала яркости, а сигнал яркости — помехой для декодера, выполняется разделение сигналов с помощью фильтров . Декодер обычно содержит полосовой фильтр , а канал яркости — режекторный фильтр . При приеме телевизионного сигнала без цветовой информации декодер сигналов цветности автоматически отключается для того, чтобы на экране не возникали цветные шумы, а в канале яркости отключаются режекторные фильтры с целью передачи черно-белого изображения с максимальной четкостью.

В декодере формируются цветоразностные сигналы E ^' _R—Y и E ^' _B—Y . Способ формирования цветоразностных сигналов различен и зависит от использованной в декодируемом сигнале системы цветного вещания. В некоторых моделях телевизоров декодер цветности выполнялся в виде отдельной печатной платы (субмодуля).

Декодер также содержит схему, обеспечивающую его включение при появлении сигнала цветности в той системе, которую он поддерживает. Если моносистемный телевизор (например, советский телевизор с декодером SECAM) принимает «чужой» для него сигнал цветности (например, в системе PAL) — декодер не включается и зритель видит чёрно-белое изображение. Если отношение сигнал/шум принимаемого телевизионного сигнала слишком мало, например при из-за большого удаления от передающего телецентра , использования приёмной антенны с малым коэффициентом усиления или длинного антенного коаксиального кабеля , то устойчивое формирование цветоразностных сигналов становится невозможно и декодер также отключается. В декодерах SECAM и PAL сигналы включения цветности формируются устройствами цветовой синхронизации .

В канале яркости, помимо подавления сигнала цветности, также выполняется задержка сигнала для совмещения его во времени с цветоразностными сигналами, регулировка яркости и контрастности и установка в начале каждой телевизионной строки уровня напряжения, соответствующего чёрному цвету изображения (фиксация уровня чёрного) , что необходимо для последующего матрицирования.

Сигнал яркости и цветоразностные сигналы поступают на матрицирующее устройство, где восстанавливается недостающий сигнал E ^' _G—Y и формируются сигналы основных цветов E ^' _R ( красный ), E ^' _G ( зелёный ) и E ^' _B ( синий ). Затем они усиливаются видеоусилителями и поступают на раздельные катоды электронных пушек кинескопа или на жидкокристаллическую матрицу . Если декодер выключен, на матрицирующее устройство поступает только сигнал яркости, в результате чего сигналы основных цветов имеют одинаковую величину и на экране телевизора изображение становится чёрно-белым.

Обзор конструкций декодеров

По количеству поддерживаемых систем декодеры сигналов цветности можно разделить на:

• односистемные (или моносистемные), то есть поддерживающие только одну систему цветного телевидения. Такие декодеры применялись начиная с первых моделей телевизоров вплоть до моделей 1980-х годов выпуска, в том числе в большинстве советских телевизоров
• мультисистемные, то есть поддерживающие и автоматически выбирающие одну из нескольких систем цветного телевидения. Телевизоры с такими декодерами также назывались мультисистемными

Декодеры первых моделей цветных телевизоров строились на электронных лампах , например, телевизор RCA CT-100 (1954 год) , выпускаемый в США или телевизор Рекорд-101 , выпускаемый в СССР (1970 год), затем на транзисторах или их сочетании с электронными лампами. Такие декодеры насчитывали сотни электронных компонентов , в некоторых телевизорах (например советских, серии УЛПЦТ ) значительную их часть приходилось размещать на вспомогательных платах (модулях), впаиваемых на основную плату декодера . Кроме того, декодеры содержали множество настраиваемых компонентов, что требовало для настройки декодера специального стенда , а декодеры PAL и SECAM использовали дорогостоящую линию задержки на длительность телевизионной строки, с отклонением не более 5 наносекунд для системы PAL .

В конце 1960-х годов начали разрабатываться микросхемы для декодеров цветности . Их применение позволило значительно сократить число электронных компонентов в декодере. Повышение уровня интеграции позволило к середине 1980-х годов создать мультисистемный декодер всего на одной микросхеме (например, TDA4555 фирмы Philips ). Однако это не решило проблему сложности настройки декодера и наличия линии задержки. В связи с этим, продолжался поиск способов упрощения конструкции декодеров. Такими способами стали использование приборов с зарядовой связью (ПЗС) и применение цифровой обработки сигнала . Поскольку ПЗС может выполнять задержку сигнала, его можно использовать вместо линии задержки .

Цифровая обработка подразумевает обработку видеосигнала, оцифрованного с помощью аналого-цифрового преобразователя , при помощи математических алгоритмов . Перед подачей на видеоусилители производится обратное преобразование в аналоговый сигнал . Даже частичный переход на цифровую обработку сигналов позволяет :

• вместо линии задержки применить блок памяти на основе ОЗУ , что убирает помехи из-за отражений сигнала внутри линии задержки
• исключить перекрестные искажения «синего» и «красного» цветоразностных сигналов, возникающие при их аналоговой коммутации
• обеспечить высокую точность задержки сигнала
• исключить влияние нестабильности, присущей аналоговым схемам
• сократить число настраиваемых компонентов

Первый набор микросхем с цифровой обработкой сигналов «DIGIT 2000» был разработан корпорацией ITT в 1981 году . Однако, несмотря на преимущества цифровой обработки, качество изображения, создаваемого такими микросхемами, мало отличалось от обычных аналоговых. Для дальнейшего повышения качества изображения требовались дополнительные методы обработки, например, конвертирование чересстрочной развёртки в прогрессивную , шумоподавление и т.д., требующие наличия в телевизоре запоминающего устройства на размер телевизионного поля . Микросхемы с поддержкой внешней памяти были созданы фирмой Philips в 1988 году . В качестве памяти использовались сдвиговые регистры на ПЗС .

К началу 2000-х годов были созданы микросхемы, объединяющие на одном кристалле декодер цветности, ОЗУ, конвертер развёртки и соотношений сторон растра, корректор чёткости цветовых переходов, шумоподавитель и схему цифрового управления по шине I²C (например, VSP 94x2A фирмы ).

Способы построения мультисистемных декодеров

На сегодняшний день существуют три основных способа создания мультисистемных декодеров :

• Декодер-конвертор с использованием принципа транскодирования . Был предложен для приёма телевизорами PAL сигнала в системе SECAM. Содержит стандартный декодер PAL, перед которым включается схема, преобразующая сигнал SECAM в упрощённый сигнал PAL (псевдо-PAL) . В 1981 году фирмой Motorola был разработан набор микросхем «Chroma 3», включавший комбинированный декодер PAL и NTSC и конвертер SECAM/PAL, позволяющий декодировать все 3 системы . Позже похожий набор был создан фирмой Philips. Аналоги микросхем TDA3591 и TDA3562A из этого набора под обозначениями КР1021ХА3 и КР1021ХА4 были освоены советской промышленностью и применялись в ряде телевизоров четвёртого поколения (4УСЦТ с модулем цветности МЦ-41, например «Электрон 51ТЦ-433Д») . Возможность декодирования системы NTSC в этих телевизорах не использовалась, за исключением экспортных моделей, производившихся для Кубы . Недостатком транскодирования было двойное преобразование сигнала цветности SECAM, приводившее к его повышенным искажениям и появлению муара на изображении

• Декодер с параллельными каналами цветности для разных систем. Декодер содержит несколько независимых каналов цветности. В случае опознавания одним из каналов «своей» системы цветности, он открывается, а остальные каналы блокируются, чтобы исключить взаимные искажения . Такое решение применялось в телевизорах с 1980 года. Фирмой Philips производились микросхемы канала цветности PAL TDA3510 и канала цветности SECAM TDA3530. Их аналоги под обозначениями К174ХА28 и К174ХА31 применялись в советских телевизорах третьего и четвёртого поколений (например, «Рубин-Тесла Ц-392» и «Рубин 51ТЦ-402Д» )
• Комбинированный декодер, содержащий общие для разных систем цветности узлы, с возможностью переключения режимов работы. Это наиболее прогрессивная схема декодирования, реализуемая в виде большой интегральной микросхемы (например, TDA4555 или её отечественного аналога К174ХА32 в телевизорах «Горизонт 51CTV-510» ), автоматически распознающей входную систему цветности, и переключающейся в нужный режим

Декодеры PAL на телевизорах SECAM

В СССР регулярные передачи цветного телевидения ведутся с 1967 года по французской системе SECAM-IIIB . Советской промышленностью для внутреннего рынка производились телевизоры, поддерживавшие только систему SECAM, поскольку передачи в других системах на большей части территории страны были недоступны.

Небольшая часть советских граждан, проживавших вблизи границы с некоторыми государствами могла просматривать зарубежные телепередачи в системе PAL , это такие страны как Норвегия , Финляндия , Румыния , Турция , Иран , Пакистан , Китай , Северная Корея ; части жителей Сахалинской области доступен просмотр японских телепрограмм в системе NTSC . Подобная ситуация существует и в других странах, например в Берлине , как и во всей ГДР , телепередачи велись в системе SECAM B/G, а за « стеной », в Западном Берлине , как и в ФРГ , использовался PAL B/G.

Большинство телевизоров продолжало выпускаться односистемными даже несмотря на то, что с середины 1980-х годов в них использовались микросхемы для двухсистемного PAL/SECAM декодера К174ХА9 и К174ХА8, представлявшие собой аналоги микросхем TCA640 и TCA650 фирмы (серия телевизоров 3УСЦТ с модулями цветности МЦ-2 и МЦ-3) . После появления в СССР бытовых видеомагнитофонов формата VHS (а с 1984 года выпускался отечественный видеомагнитофон « Электроника ВМ-12 ») их пользователи столкнулись с тем, что при просмотре некоторые видеокассеты на советских цветных телевизорах воспроизводятся только в чёрно-белом изображении.

Если видеозапись на кассете сделана в системе PAL (как правило, это были иностранные фильмы в основном контрафактного происхождения), то и видеомагнитофон воспроизведёт телевизионный сигнал в этой же системе, если запись была сделана в системе SECAM (например, запись эфирной телепередачи, или лицензионная запись советского фильма ) — то видеомагнитофон воспроизведёт телевизионный сигнал в системе SECAM. Бытовые видеомагнитофоны этого периода не поддерживали транскодирование видеосигнала из одной системы в другую, модели с такой функцией появились в начале 2000-х годов, например «Panasonic AG-W3».

С такими же проблемами сталкивались владельцы иностранных домашних компьютеров и игровых приставок при попытке использовать телевизор в качестве монитора : видеоконтроллеры этих устройств в большинстве случаев формировали цветной телевизионный сигнал в системе NTSC или PAL, поэтому советские телевизоры показывали черно-белое изображение.

Воспроизведение цветного изображения восстанавливалось после установки в советский цветной телевизор дополнительного декодера нужной системы. В журнале « Радио », книгах из серий « Массовая радиобиблиотека », « В помощь радиолюбителю » публиковались принципиальные схемы для самостоятельной сборки опытными радиолюбителями , во второй половине 1980-х годов производственные кооперативы и государственные предприятия освоили выпуск декодеров. Устанавливались декодеры и настраивались телевизоры самостоятельно, кооперативами или телеателье.

Иногда можно встретить название «декодер PAL-SECAM» (как правило, в статьях рекламного содержания), что технически некорректно, так как устанавливаемые изделия не производили транскодирование сигнала PAL в сигнал SECAM, а декодеры SECAM (субмодули цветности) уже имелись в телевизорах.

К концу 1980-х годов советская радиоэлектронная промышленность освоила выпуск мультисистемных телевизоров четвёртого поколения (4УСЦТ) , а в 1990-е годы в продаже появились импортные цветные телевизоры. Старые советские модели ( УПИМЦТ , 2УСЦТ , 3УСЦТ ) изнашивались и постепенно выходили из строя, становясь достоянием истории.

Подключение декодера PAL к телевизору

Продававшиеся в СССР декодеры PAL подключались параллельно декодеру SECAM. Сложность такого подключения состояла в том, что декодеры цветности разных серий советских телевизоров существенно отличались по техническим характеристикам. Например, отличались напряжения питания, амплитуда и цветоразностных сигналов, амплитуда и форма требуемых импульсов кадровой и строчной развёрток, способ выключения цвета. Не все продавашиеся декодеры были совместимы с любой моделью телевизора. Это требовало самостоятельной сборки согласующих цепей , позволявших менять амплитуду и полярность цветоразностных сигналов, формировать недостающие импульсы для работы схем цветовой синхронизации и опознавания, а также выполнять коммутацию сигналов. В дальнейшем такие цепи стали устанавливаться на плате декодера PAL. С наибольшими трудностями была связана установка декодеров в лампово-полупроводниковые телевизоры УЛПЦТ .

Печатная плата декодера PAL крепилась внутри корпуса телевизора и соединялась проводами с модулем (блоком) цветности. Для удобства монтажа (и демонтажа при необходимости) подключение происходило также через электрический разъём .

Электронные ключи (на транзисторах , микросхемах или реле ) отключали декодер SECAM во время приёма сигнала в системе PAL.

На телевизоры, предназначенные для совместной работы с видеомагнитофоном иногда устанавливалось , позволявшее подавать сигнал с видеомагнитофона не только через на антенный вход, но и напрямую через низкочастотные разъёмы « тюльпан », « DIN » или « SCART ». В этот режим просмотра телевизор переключался отдельной кнопкой , одновременно отключался модуль радиоканала и мог отключаться декодер SECAM (чтобы не налаживать автоматическое переключение PAL-SECAM, если на телевизоре просматривались только копии иностранных фильмов в ).

Транскодирование

Транскодеры используются, главным образом, для преобразования системы кодирования цветности при трансляции программ, произведённых в системе, не соответствующей принятой на данной территории вещания. Транскодер представляет собой комбинацию из декодера и кодирующего устройства, включенных последовательно . Декодер разделяет полный цветной телевизионный сигнал на сигнал яркости и цветоразностные сигналы, а кодер заново кодирует их в телевизионный сигнал, используя другую систему кодирования.

В связи с тем, что с середины 1990-х годов профессиональное видеооборудование для системы SECAM нигде в мире практически не производится, видеопроизводство повсеместно осуществляется в системе PAL со стандартом разложения 625/50 , принятым на территории стран, вещающих в системе SECAM. При трансляции готовой программы в эфир телевизионный сигнал транскодируется в систему SECAM. Такая технология применяется на большинстве российских телеканалов из-за отсутствия современного оборудования для производства по системе SECAM, несмотря на незначительные потери качества изображения . Видеопроизводство в «родной» системе было бы невозможно даже при использовании сохранившихся передающих камер SECAM, поскольку обработка видеосигнала требует множества стадий, современное оборудование для выполнения которых выпускается только с поддержкой систем PAL и NTSC. Это относится к видеомагнитофонам, видеомикшерам и многим другим устройствам. Неоднократно ставился вопрос о переходе телевизионного вещания в России на систему PAL, но наличие огромного парка телевизионных приёмников, не поддерживающих эту систему, делает такой переход невозможным . Кроме того, наступление цифрового телевидения , основанного на других принципах и стандартах, снимает актуальность проблемы.

Декодеры SECAM на телевизорах NTSC

На некоторых ввозимых в Россию подержанных японских автомобилях установлены телевизоры, предназначенные, естественно, для системы NTSC , также в 1990-е годы в частном порядке на Дальний Восток ввозились подержанные японские телевизоры . Новые владельцы, разумеется, желают адаптировать их под российский телевизионный стандарт и систему цветности. В телевизоры встраиваются декодеры SECAM , подстраивается канал звукового сопровождения, кадровая и строчная развёртка и другие параметры. Количество перенастраиваемых телевизоров невелико, явление носит случайный характер, изготовление декодеров и переделка телевизоров выполняется, как правило, кустарно, опытными радиолюбителями или телемастерскими.

См. также

• Антимехикон

Примечания

Источники

Литература

• В. Е. Джакония. 12.3.3. Структурная схема декодирующего устройства // . — М.,: «Горячая линия — Телеком», 2002. — С. 302—304. — 640 с. — ISBN 5-93517-070-1 .
• Б.Н. Хохлов. Декодирующие устройства цветных телевизоров. — 2-е изд.. — М. : Радио и связь, 1992. — 368 с. — (Массовая радиобиблиотека). — ISBN 5-256-00534-2 .
• Ельяшкевич С. А., Пескин А.Е. Телевизоры 3УСЦТ, 4УСЦТ, 5УСЦТ. Устройство, регулировка, ремонт. — Москва: МП «Символ-Р», 1993. — 223 с. — ISBN 5-86955-001-7 .
• Пескин А.Е., Войцеховский Д.В. Декодирующие устройства зарубежных цветных телевизоров: Справочное пособие. — М. : Радио и связь, 1992. — С. 3. — 176 с. — (Массовая радиобиблиотека).

Ссылки